Innovationen für den standortgerechten Pflanzenbau

Aktuelle Projekte aus der Projektförderung des ptble

Der Projektträger der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (ptble) fördert und betreut im Auftrag des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) zahlreiche nationale und internationale Forschungsprojekte entlang der gesamten landwirtschaftlichen Wertschöpfungskette.

Im Rahmen der Digitalen Feldtage 2020 werden exemplarisch Forschungsprojekte vorgestellt, die innovative und praxisrelevante Anwendungen für den Pflanzenbau entwickeln.

Neben Innovationen für den bedarfsorientierten und nachhaltigeren Einsatz von Dünger und Pflanzenschutzmitteln werden technische Innovationen zur Optimierung und Erleichterung von Produktionsprozessen vorgestellt.

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„PAM3D“

Projektkoordination

Dr. Stephan Estel, Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Programme und Entscheidungshilfen im Pflanzenschutz (ZEPP), Bad Kreuznach

Verbundpartner

  • Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz, Rüdesheimer Straße 60-68, 55545 Bad Kreuznach (ZEPP)
  • John Deere GmbH & Co. KG, Straßburger Allee 3, 67657 Kaiserslautern (JD)
  • Julius Kühn-Institut, Bundesforschungsinstitut für Kulturpflanzen, Institut für Strategien und Folgenabschätzung, Stahnsdorfer Damm 81, 14532 Kleinmachnow (JKI) 
  • Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e. V., Bartningstraße 49, 64289 Darmstadt (KTBL)
  • Informationssystem Integrierte Pflanzenproduktion e.V. (ISIP), Rüdesheimer Straße 60-68, 55545 Bad Kreuznach (ISIP)

Autor: Dr. Stephan Estel (ZEPP)
Koautoren: Dr. Benno Kleinhenz (ZEPP),  Dr. Manfred Röhrig und Christoph Federle (ISIP),  Tanja Riedel, Dr. Burghard Golla und Zvonimir Peric (JKI),  Aurelia M. Moanţă und Oleg Rostanin (John Deere),  Dr. Katharina Albrecht, Daniel Martini (KTBL)

Ziel

Laut aktueller Gesetzgebung muss entlang gewässernaher Schläge mit einer Hangneigung von mehr als 2% ein 5 bis 20 m breiter, bewachsener Randstreifen angelegt werden. Alternativ können auch Mulch- oder Direktsaatverfahren und Auffangsysteme genutzt werden (Abb. 1).

Obwohl Hangneigungsauflagen bußgeldbewehrt und CC-relevant sind, gibt es derzeit keinerlei Instrumente, die eine nachvollziehbare und kostengünstige Berechnung der Hangneigung ermöglichen. Das Projekt PAM3D hat zum Ziel, eine praxistaugliche Anwendung für die automatisierte und teilflächenspezifische Berechnung der Hangneigung zu entwickeln. Der geplante, webfähige Hanglagenservice soll ermitteln, ob bei gegebener Hangneigung und gewähltem Pflanzenschutzmittel ein Gewässerrandstreifen notwendig ist und wenn ja, diesen berechnen und mittels Web-Viewer darstellen. Hierzu sollen alle relevanten Höhendaten aus verschiedensten Quellen (Satelliten-, Laser-, Traktor- und Drohnendaten) hinsichtlich ihrer Eignung analysiert und für den Hanglagenservice aufbereitet werden. Weiterhin soll eine Anbindung an den bereits bestehenden PAM-Services erfolgen. Dieser wurde 2015 von der DLG mit Gold prämiert und ermöglicht schon jetzt die Einhaltung von Abstandsauflagen durch die Berechnung von Randstreifen und maschinenlesbare Applikationskarten. Mit PAM3D werden nun auch die für die Berechnung der Hangneigung erforderlichen Höhendaten integriert. 

Ergebnisse

Die Auswertung der Höhendaten ergab, dass die amtlichen Laserdaten, sofern frei verfügbar, die genauesten und kostengünstigsten Höhenmodelle liefern (Abb. 2). Ist ein GPS- Spurlenksystem vorhanden und wird ein Echtzeit-Positionierungs-Service verwendet, stellen Traktordaten eine adäquate Alternative zu kostenpflichtigen Laserdaten dar. Drohnendaten liefern ebenfalls hochwertige Höhenmodelle, erfordern jedoch ein hohes Maß an technischem Verständnis und Kenntnisse des Luftrechts. Die Detailschärfe frei verfügbarer Satellitenbasierte Höhenmodelle ist i. d. R. gering und erlaubt daher keine teilflächenspezifische Bewertung. Hinzu kommt das in vielen Fällen die Vegetationsoberfläche und nicht die Geländeoberfläche darstellt wird.

Für PAM3D wurde ein intelligenter Algorithmus entwickelt, der die Hangneigung ausgehend von der Böschungsoberkante des Gewässers in regelmäßigen Abständen berechnet. Diese Methode ermöglicht im Unterschied zum einfachen Feldmittelwert die Beurteilung von Teilflächen bzw. Risikozonen des Schlages. Dies ist vor allem dann interessant, wenn nur geringe Anteile des Schlages tatsächlich abfluss- oder erosionsgefährdet sind1

Verwertung 

Im Ergebnis wird dem Nutzer ein Web-Service zur Verfügung stehen, der es ihm ermöglicht mit Höhendaten aus verschiedenen Quellen gesetzliche Abstands- und Hangneigungsauflagen automatisiert und nachvollziehbar zu erfüllen. PAM3D kann zu einer nachhaltigeren Anwendung von Pflanzenschutzmittel führen und wird zu einer Schonung angrenzender Gewässer und Saumbiotope beitragen. Darüber hinaus wird die entwickelte Systemarchitektur mit einigen Modifikationen auch für die Integration der Abstand- und Hangauflagen der Düngeverordnung verwendet werden können. 
Zukünftig können die im Projekt gewonnen Erkenntnisse für die Verbesserung bestehender und neuer Entscheidungshilfesysteme direkt in Wert gesetzt werden. Parameter wie Hangneigung und Hangausrichtung liefern indirekt wichtige Informationen zur Feuchtigkeitsverteilung auf landwirtschaftlichen Flächen und erleichtern so die Risikkoabschätzung für das Auftreten bodenbürtiger Schaderreger.

Förderung

Die Förderung von PAM3D erfolgt aus Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) aufgrund eines Beschlusses des deutschen Bundestages über die Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) im Rahmen des Programms zur Innovationsförderung.

1 Estel, S.,Albrecht, K., Federle, C., Golla, B., Kleinhenz, B., Martini, D., Moanţă, A. M., Peric, Z., Riedel, T., Röhrig, M. (2020). Hangneigungsauflagen mit PAM3D einhalten. In: Getreide Magazin 2020(01/2020), S.27–31.

Video:

„Adaptive Fahrgassenabschaltung bei Feldspritzgeräten (FaGAbS)“

Projektkoordination

Dr. Dieter von Hörsten, Julius Kühn-Institut, Institut für Anwendungstechnik im Pflanzenschutz, Braunschweig

Verbundpartner

Horsch Leeb Application Systems GmbH, Oberpöring. 

Autoren

Jobst Gödeke, Dieter von Hörsten, Johannes Bröring 
(Julius Kühn-Institut, Institut für Anwendungstechnik im Pflanzenschutz, Braunschweig)

Ziel

Das gesamtgesellschaftliche Interesse und die politischen Bestrebungen sind dahingehend gerichtet, die Anwendung von chemischen Pflanzenschutzmitteln auf das notwendige Maß zu limitieren und zielgerichteter einzusetzen. Die GPS-Teilbreitenschaltung sowie die sektionsweise Anpassung der Ausbringungsmenge sind bedeutende Ansätze, die es ermöglicht haben, diesen Bestrebungen nachzukommen. Eine weitere Möglichkeit, um die eingesetzte Menge an Pflanzenschutzmitteln zu reduzieren, ist die Aussparung der kulturfreien Fahrgassenbereiche während der Applikation. Bei einer randscharfen Aussparung der Fahrgassen können unter praxisüblichen Arbeits- und Fahrspurbreiten 3 bis 5% an Pflanzenschutzmitteln eingespart werden (Tabelle 1). 

Tab. 1: Theoretisches Einsparpotential einer Fahrgassenabschaltung bei praxisüblichen Arbeits- und Reifenbreiten (%)
Reifenbreite [mm] / Arbeitsbreite [m] 12 15 18 21 24 27 28 30 36
320 5,33 4,27              
360 6,00 4,80 4,00 3,43          
380 6,33 5,07 4,22 3,62 3,17        
420 7,00 5,60 4,67 4,00 3,50 3,11 3,00    
440     4,89 4,19 3,67 3,26 3,14    
480     5,33 4,57 4,00 3,56 3,43 3,20  
520       4,95 4,33 3,85 3,71 3,47 2,89
540         4,50 4,00 3,86 3,60 3,00
580         4,83 4,30 4,14 3,87 3,22
600           4,44 4,29 4,00 3,33
620           4,59 4,43 4,13 3,44
650           4,81 4,64 4,33 3,61
710               4,73 3,94

Ergebnisse

Untersuchungen mit potenziellen Düsenkombinationen und -anordnungen zeigen, dass Einsparungen von Pflanzenschutzmitteln durch die Aussparung der Fahrgassen möglich sind und gleichzeitig die Querverteilung den Anforderungen gerecht wird (Abb. 1). 

Eine randscharfe Aussparung der Fahrgasse während der Applikation erwies sich als schwierig. Außerdem wurde ersichtlich, dass jede unterschiedliche Spurweite in Kombination mit unterschiedlichen Reifenbreiten immer zu einer Veränderung der Düsenkonstellation im Fahrgassenbereich führt. Neben den Ergebnissen aus den Prüfstandversuchen müssen noch Erfahrungen im Praxiseinsatz gesammelt und ausgewertet werden. Es ist wichtig ein System zu entwickeln, welches sich auf die unterschiedlichen Maße von Spurweite und Reifenbreite variabel anpassen lässt, zudem muss es benutzerfreundlich sein, damit Praktiker ohne großen Zeitaufwand eine Fahrgassenabschaltung entsprechend anpassen können.

Verwertung 

Da die technische Umsetzung am Spritzgerät relativ kostengünstig zu realisieren ist, ist eine weite Verbreitung in der Praxis sehr wahrscheinlich, da die Pflanzenschutzmitteleinsparung von bis zu 5 % die Investitionskosten für die Fahrgassenabschaltung schnell amortisiert. Während einer Markteinführungsphase nach Projektende ist damit zu rechnen, dass insbesondere Großgeräte optional mit einer Fahrgassenabschaltung ausgestattet werden (Abb. 2). Die Kosten der Zusatzausrüstung haben in dieser Geräteklasse nur einen geringen Anteil am Gesamtgerätepreis und die absoluten Einsparpotenziale sind durch die hohe Auslastung am größten.

Förderung:

„Entwicklung und Pflege eines innovativen Entscheidungshilfesystems (DSS) für die integrierte Unkrautbekämpfung (DSS-IWM)“

Das Internet-basierte Entscheidungshilfesystem DSS-IWM, das für Dänemark, Spanien und Deutschland im Rahmen des ERA-NETs C-IPM entwickelt wurde, hilft Herbizide in Winterweizen und Mais gezielter und damit effizienter einzusetzen. Positive ökologische Effekte werden damit ebenfalls erreicht, ohne dass der Landwirt dafür höhere Risiken oder Behandlungskosten in Kauf nehmen muss. Der Prototyp des DSS-IWM, IPMwise, berechnet nach der aktuellen Verunkrautung einer Fläche die auf das notwendige Maß begrenzte Aufwandmenge für Herbizide nach den Grundsätzen des Integrierten Pflanzenschutzes. Das Entscheidungshilfesystem wird kontinuierlich weiterentwickelt (z.B. Zulassungsstand).

„DIWAKOPTER“

Projektkoordination

  • M.Sc. Bianca Rauber, Hochschule Geisenheim University, Institut für Technik, Geisenheim
  • Prof. Dr. Hans-Peter Schwarz, Hochschule Geisenheim University, Institut für Technik, Geisenheim

Verbundpartner

  • Institut für Allgemeinen und ökologischen Weinbau, Hochschule Geisenheim University
  • Institut für Wein- und Getränketechnologie, Hochschule Geisenheim University
  • Institut für Technik, Hochschule Geisenheim University

Text & Bild: Hochschule Geisenheim University

Ziel

Im Experimentierfeld DIWAKOPTER werden Möglichkeiten der Digitalisierung im Weinbau und Ackerbau unter Nutzung von Multikoptern, vernetzter Sensorik und satellitengestützter Kommunikationskanäle untersucht. Ziele sind die Einführung einer auf geostationären Satelliten basierenden Kommunikationsinfrastruktur und die Einführung der Technik des „Drone-Tracking“ bei Multikopternutzung zur Gewährleistung des autonomen Fluges und der Absicherung anderer Luftverkehrsteilnehmer. Außerdem soll neue Sensorik und Aktorik zur bedarfsorientierten, luftgestützten Applikation von Fungiziden mittels Sprühdrohnen genutzt werden. Ein weiteres Ziel ist die Einführung und wissenschaftliche Untersuchung neuer Verfahren zur bedarfsgerechten, sensorgestützten Nährstoffversorgung aus der Luft unter Berücksichtigung des Pflanzenbedarfs, der Wasserverfügbarkeit sowie der DüngeVO-Obergrenzen. Es soll ein direkter automatisierter Transfer der Sensordaten zum Anwender erfolgen und Produktinformationen sollen für die Konsumenten bereitgestellt werden. Es sollen die Wirtschaftlichkeit der Verfahren, die Investitionsbereitschaft der Anwender und das Interesse der Verbraucher an digital bereitgestellten Informationen zum Produktionsprozess untersucht werden. Nähere Informationen erhalten Sie auch unter www.diwakopter.de.

Verwertung

Der Wissens- und Technologietransfer nimmt im Rahmen des Experimentierfeldes eine vorrangige Rolle ein. Die Schaffung einer Grundlage für den Einsatz von Multikoptern in Wein- und Ackerbau soll ermöglicht werden. Sensornetzwerke sollen eine Datengrundlage für Prognosemodelle liefern, anhand derer ein autonomes Ausbringen von Pflanzenschutzmitteln und Düngern mit Drohnen im Acker- und Weinbau ermöglicht wird. Die neuen Verfahren sollen für verschiedene vor- und nachgelagerte Bereiche zugänglich gemacht werden und so die Etablierung unterschiedlicher neuer Technologien in der Landwirtschaft unterstützen.

Förderung

Das Experimentierfeld DIWAKOPTER wird mit Mitteln des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft (BMEL) in der Laufzeit von 02/2020 bis 02/2023 gefördert und von der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) als Projektträger betreut.

„Punktgenaue Düngerapplikation zur Maisaussaat (PUDAMA)“

Projektkoordination

Prof. Dr.-Ing. Till Meinel, Technische Hochschule Köln, Institut für Bau- und Landmaschinentechnik, Köln 

Verbundpartner

Kverneland Group Soest GmbH, Soest 

Autoren

Max Bouten und Constantin Homann (Kverneland Group Soest GmbH)

Ziel

Eine optimale Unterfußdüngung zur Maisaussaat ermöglicht die schnelle und bedarfsgerechte Bereitstellung der notwendigen Nährstoffe. Dadurch kann die Gefahr von Nährstoffmangel in den ersten Vegetationswochen der jungen Maispflanzen reduziert werden. Ein übermäßiger Einsatz von organischen und anorganischen Düngemitteln ist weder ökologisch, noch ökonomisch vertretbar. Auch aufgrund der novellierten Düngeverordnung steigt die Bedeutung einer effizienten Düngernutzung, um das Ertragsniveau halten oder sogar ausbauen zu können.

Der aktuelle Stand der Technik sieht die Verwendung von Reihendüngerstreuern zur Applikation einer mineralischen Düngergabe bei der Maisaussaat vor. Bisher realisieren diese Systeme eine kontinuierliche Düngerablage in definierter Entfernung zur Säreihe. Im Rahmen des Forschungsprojektes PUDAMA (gefördert durch das Bundesministerium für Ernährung und Landwirtschaft), entwickelte ein Team aus Mitarbeitern der TH Köln und der Kverneland Group Soest GmbH ein System, welches eine punktgenaue und zur Kornablage synchrone Düngerapplikation ermöglicht. Durch dieses System soll das Düngerband zwischen zwei Saatkörnern unterbrochen und der lokale Nährstoffgehalt in diesem Bereich gesenkt werden.

Durch die punktuelle Düngerapplikation und die damit einhergehende direkte Verfügbarkeit des Düngers soll eine Düngereinsparung von 25 % bei konstantem Ertragsniveau realisiert werden. 

Ergebnisse

In den Jahren 2017, 2018 und 2019 wurden an drei Standorten in NRW Versuchsflächen mit sechs verschiedenen Varianten angelegt: Zwei Varianten mit 100 % bzw. 75 % der ortsüblichen Düngermenge in Standard-Applikation. Drei Varianten mit 100 %, 75 %, und 50 % der ortsüblichen Düngermenge, allerdings in diskontinuierlicher Punktapplikation und einer Kontrollvariante ohne Düngerausbringung. 

Alle Varianten wurden in 75 cm und 37,5 cm Reihenweite und in vierfache Wiederholung zur statistischen Absicherung angelegt. Pro Jahr und Standort wurden knapp 500 Einzelpflanzen über den gesamten Vegetationszeitraum beobachtet, analysiert und dokumentiert. 

Die Jugendentwicklung der gesäten Maisbestände konnte auf den Versuchsstandorten durch die punktgenaue Düngerapplikation verbessert werden. Dies hat sich zum einen in einem schnelleren Wachstum in den ersten Vegetationswochen und zum anderen durch eine deutliche Reduzierung der aufgetretenen Phosphormangelerscheinungen gezeigt. Die punktgenau gedüngten Varianten zeigten über alle Flächen keine oder nur deutlich reduzierte Mangelerscheinungen.

Das Ertragsergebnis der dreijährigen pflanzenbaulichen Untersuchungen zeigen unter den Versuchsbedingungen einen Ertragsvorteil beim Einsatz der konventionellen Unterfußgabe im Vergleich zur Nullvariante. Zum anderen bestätigen die Versuchsdaten das Potential zur Ertragssteigerung bei punktueller Platzierung dieser Unterfußgabe. Wenn die punktuelle Düngergabe in betriebsüblicher Düngeraufwandmenge appliziert wurde, so konnte man einen signifikanten Ertragsvorteil über die drei Jahre nachweisen. Wurde die Düngermenge bei der punktuellen Platzierung um 25 % reduziert, so zeigte sich im Rahmen der Versuche kein negativer Ertragseffekt. Ebenfalls zeigte die um 50 % reduzierte punktuelle Platzierung keine Ertragsnachteile.

Verwertung 

Durch die erfolgreiche Entwicklung liegt nun eine technische Lösung zur Portionierung von granuliertem Mineraldünger vor. Die industrielle, serienreife Umsetzung der Entwicklung ist durch die Kverneland Group Soest GmbH im Prozess. Ergebnisse werden zur Agritechnica 2021 erwartet. 
Erste Kalkulationen auf Basis der Versuche im Maisanbau und der Annahmen eine 25 prozentigen Düngereinsparung zeigen eine Amortisierung des PUDAMA-Systems nach zwei bis fünf Jahren (je nach Fläche und Auslastung der Maschine). 

Der Nachweis der pflanzenbaulichen Vorzüge einer punktgenauen Düngerapplikation für Mais soll die Grundlage für weitere Untersuchungen in anderen Reihenkulturen (z. B. Kartoffeln, Rüben) bilden.

Förderung:

„GeoBox-I Standardisierung der GeoBox-Infrastruktur - Phase 1: Dezentrale Datenhaltung und regionale Vernetzung“

Projektkoordination

Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinhessen-Nahe-Hunsrück (DLR RNH), Rüdesheimer Str. 60-68, 55545 Bad Kreuznach

Verbundpartner

  • Deutsches Forschungszentrum für Künstliche Intelligenz GmbH, Kaiserslautern
  • Kuratorium für Technik und Bauwesen in der Landwirtschaft e.V., Darmstadt
  • Zentralstelle der Länder für EDV-gestützte Entscheidungshilfen und Programme im Pflanzenschutz, Bad Kreuznach
  • Technische Universität Darmstadt, Darmstadt
  • expeer GmbH, Bonn

Autoren 
Dr. Wolfgang Schneider und Daniel Eberz, Dienstleistungszentrum Ländlicher Raum Rheinhessen-Nahe-Hunsrück (DLR RNH)

Ziel

Ziel des Vorhabens GeoBox-I ist die experimentelle Entwicklung, Erprobung und Verbreitung eines praxistauglichen Prototypen einer standardisierten und resilienten GeoBox-Infrastruktur zur dezentralen Datenhaltung und regionalen Vernetzung in der Landwirtschaft. Die Entwicklung der vom BMEL geförderten GeoBox-Infrastruktur ist primär darauf ausgerichtet, die Bereitstellung von öffentlichen Geo- und Beratungsinformationen mittels internetbasierter Informationsdienste zu verbessern (Abb. 1). Der gewünschte Nutzen lässt sich in der Breite nur erreichen, wenn Schnittstellen und vor allem die inhaltliche Präsentation (z.B. Vokabularien) der auszutauschenden Daten branchenweit und länderübergreifend vereinheitlicht werden. 
Dies umfasst:

  1. die Vorgabe von Datenstrukturen und Vokabularien für austauschrelevante Informa-tionen in einfach verständlicher Form in einem geeigneten Webportal als öffentliche Dienstleistung für die Branche; 
  2. die Spezifikation der GeoBox als betriebliche Datendrehscheibe mit Zwischenspeicher für vielfältige relevante Informationen, unter der alleinigen Kontrolle des jeweiligen landwirtschaftlichen Betriebes; 
  3. die Bereitstellung von wichtigen Geobasis- und Fachdaten für die landwirtschaftlichen Betriebe mit dezentraler Speicherung in den Betrieben;
  4. die Realisierung von Kommunikationsprotokollen und Formularassistenten für den standardisierten Datenaustausch mit Dritten; 
  5. die Konzeption exemplarischer Dienste, die aus den standardisiert vorliegenden Daten extrahierte, unmittelbar nützliche Beratungsleistungen für Landwirte bereitstellen und
  6. die Implementierung aller essentiellen Funktionen in Form offengelegter Referenz-Implementierungen exemplarischer Anwendungen. Diese werden auf hoheitliche In-formations- und Beratungsinhalte im Bereich des Pflanzenschutzes fokussiert und im Rahmen der Aus- und Weiterbildung zum Thema „Resilientes Smart Farming“ in die Praxis transferiert.

Ergebnisse
Die GeoBox-Infrastruktur ist als digitales Ökosystem eine wichtige Voraussetzungen für den Erhalt der Datenhoheit und Wertschöpfung in den Betrieben und dient gleichzeitig der gesetzlich geforderten Ausfallsicherheit einer zunehmend digitalisierten Landwirtschaft, die als „Kritische Infrastruktur“ systemrelevant ist. Auf weitere hoheitliche Aufgaben wird die GeoBox-Infrastruktur im Bereich der gesetzlich verankerten Pflanzenschutzberatung (z.B. NAP - Nationaler Aktionsplan Pflanzenschutz) ausgerichtet.
Der Nutzen der GeoBox-Infrastruktur für die agrarwirtschaftliche Praxis lässt sich in die folgenden Punkte gliedern: standardisierte und resiliente Infrastruktur, regionale Vernetzung und Wertschöpfung sowie Datenhoheit durch dezentrale Datenhaltung. Die standardisierte und dezentrale Speicherung von Betriebsdaten auf den landwirtschaftlichen Betrieben fördert nicht nur die Resilienz und Ausfallsicherheit der landwirtschaftlichen Primärproduktion, sondern erleichtert auch deren regionale Koordination in Krisenfällen. Diese regionale Vernetzung bereitet die GeoBox-Infrastruktur durch die Operationalisierung von georeferenzierten Aufträgen (Geoformulare) vor, die eine effiziente Abwicklung von standortbezogenen Geschäftsprozessen zwischen Landwirten und Dienstleistern erleichtern. Zur Umsetzung des digitalen GeoBox-Ökosystems trägt die geplante Bereitstellung von essentiellen öffentlichen Basisdaten bei. Die GeoBox bietet eine durchgehende betriebliche Replikation dieser Daten und fördert damit die Flexibilität, lokale Effizienz und Resilienz gegenüber Störungen, die in der digitalisierten Landwirtschaft aufgrund der zunehmenden Abhängigkeit vom Internet nicht auszuschließen sind.

Verwertung 

Die im Vorhaben GeoBox-I entstehenden Komponenten  und Referenzimplementierungen bilden das Rückgrat einer dezentralen Datenhaltung und regionalen Vernetzung in der Landwirtschaft. Zu dieser Dimension der resilienten Digitalisierung in der Landwirtschaft zählen die langfristige Bereitstellung öffentlicher Geobasis- und Fachdaten sowie die Vermittlung von Standard-Vokabularen und -Formaten, was den Betrieb entsprechender Server von öffentlicher Seite flankierend zur GeoBox-Infrastruktur einschließt (siehe Video zur GeoBox-Infrastruktur). Die weitergehende Entwicklung in Richtung etablierter Labs für „Resilientes Smart Farming“ illustriert insbesondere auch die Anschlussfähigkeit im öffentlichen Interesse.

Förderung:

„aISA“ adaptive Interfacesysteme in Traktoren“

Projektkoordination

Prof. Dr.-Ing. Stefan Böttinger, Institut für Agrartechnik (ATH) der Uni Hohenheim, Stuttgart

Verbundpartner

Institut für Konstruktionstechnik und Technisches Design (IKTD) der Uni Stuttgart, Stuttgart
elobau GmbH & Co. KG, Leutkirch im Allgäu

Projektbearbeiter und Autoren

  • Timo Schempp, ATH
  • Andreas Kaufmann, IKTD
  • Ingmar Stöhr, elobau

Ziel

Das Ziel war die wissenschaftlich fundierte Entwicklung eines adaptiven Bediensystems für Traktoren. Also ein Bediensystem, das sich auf Grund seiner adaptiven Bedienelemente an jedes Arbeitsgerät, das mit dem Traktor gekoppelt wird, anpassen kann, um stets die optimale Bedienbarkeit des Arbeitsgerätes sicherzustellen. Aktuelle Bediensysteme in Traktoren können die funktionale Bandbreite von Arbeitsgeräten nämlich weder funktionsgetreu noch erwartungskonform oder bewegungskompatibel abbilden. 

Das technologische Ziel war die Entwicklung innovativer adaptiver Bedienelemente. Das wissenschaftliche Ziel war Grundsätze der Ergonomie durchgängig anzuwenden und die Entwicklung des neuen Bediensystems auf ausführliche Messungen und Bewertungen bestehender Systeme aufzubauen. 
Ergebnisse

Das dreijährige Projekt umfasste drei Phasen. In der ersten Phase wurden mit einem Same Deutz-Fahr Versuchstraktor in mehr als 500 Arbeitsstunden Messdaten aufgenommen und ausgewertet. Diese Daten bilden die Bedienung von 13 Arbeitsgeräten und der Solofahrt ab. Damit konnten Häufigkeiten und Regelmäßigkeiten in der Bedienung analysiert werden. In der zweiten Projektphase ist eine Entwicklungsmethode für adaptive Bediensysteme entstanden. Beides hat am Ende erfolgreich dazu beigetragen, dass in Projektphase drei ein vollfunktionsfähiger Prototyp der adaptiven Bedienarmlehne entwickelt werden konnte, der im Versuchstraktor im Feld zu Mess- und Erprobungsfahrten eingesetzt wurde.  

Die adaptive Bedienarmlehne (Siehe Bild 1 links) setzt mit den Adaptivitätsmerkmalen Grafik, Position, Verfügbarkeit und Betriebsmodus neue Maßstäbe: 

  • Jedem adaptiven Bedienelement wird in Abhängigkeit des gekoppelten Arbeitsgeräts ein passendes Funktionssymbol zugeordnet. Damit ergibt sich eine eindeutige Kennzeichnung welches Bedienelement welcher Funktion am Arbeitsgerät zugeordnet ist. 
  • Bedienelemente sind so gestaltet, dass sie sich in ihrer Betätigungsrichtung entweder an eine auf/ab oder eine vor/zurück Funktion anpassen können und damit erwartungskonform und bewegungskompatibel sind. 
  • Bedienelemente werden „ausgeblendet“, wenn sie nicht gebraucht werden, um die Übersichtlichkeit zu steigern. Ein Joystick ist entweder nicht zu sehen oder nur als ein Drehrad oder als zwei gestapelte Drehräder oder mit seinen zwei Joystickachsen und den Drehrädern. Bedienelemente für hydraulische Funktionen sind nur zugänglich, wenn sie mit einer Funktion belegt sind.
  • Ein Moduswahlschalter erlaubt in Abhängigkeit des Arbeitsgerätes Funktionen gebündelt zu aktivieren oder zu deaktivieren. Der Wechsel vom Straßenmodus in den Arbeitsmodus und umgekehrt ist in Abhängigkeit des Arbeitsgerätes in der Regel mit der Bedienung von einem Bündel an Funktionen verbunden. Der Moduswahlschalter erlaubt diese Funktionen als Gruppe anzusprechen und zu steuern und auch immer nur das, was für das momentan gekoppelte Arbeitsgerät notwendig ist.
  • Klar strukturierte Bedienbereiche steigern die Übersichtlichkeit und sorgen für eine gute und ergonomische Zugänglichkeit besonders für häufig zu bedienende Funktionen.

Verwertung 

Es wurden im Rahmen des Projektes zwei Patente angemeldet. Ein Patent umfasst das Konzept für ein derartiges Bediensystem und ein Patent umfasst eine technische Lösungsmöglichkeit zur Umsetzung eines adaptiven Bedienelements.

Die aufwendige Ausstellung des Prototyps auf der Agritechnica 2019 auf dem Stand der Firma elobau hatte sehr viele positive Rückmeldungen zur Weiterentwicklung und Fortführung des Projektes zur Folge. Diese kamen sowohl von Endkundenseite als auch von Traktorherstellerseite.

Nicht zuletzt die vielen positiven Rückmeldungen haben dazu geführt, dass mit einem erweiterten Projektverbund ein Folgeprojekt im Oktober 2020 gestartet werden wird. Auch das bestehende Projektteam ist von dem Potential des adaptiven Bediensystems überzeugt. Das Konzept ist gerade für Traktoren überaus vielversprechend. Mit den neuen Partnern CCI-ISO-Bus und Same Deutz-Fahr wurde der Projektverbund sinnvoll erweitert. Das Folgeprojekt soll den Prototyp weiterentwickeln und erfolgreich in eine Serientauglichkeit führen.

Förderung:

Die Förderung des Vorhabens erfolgt aus Mitteln der Landwirtschaftlichen Rentenbank.

Video:

„ERA-NET Cofund ICT-AGRI-FOOD“

Bereits seit 2009 unterstützt das europäische ERA-NET ICT-AGRI die Entwicklung und Implementierung neuer Technologien für eine wettbewerbsfähige, nachhaltige und umweltfreundliche Landwirtschaft. ERA-NETs generell haben zum Ziel sowohl die Effizienz als auch die Effektivität der europäischen Forschungsanstrengungen durch Zusammenarbeit zu verbessern.

Informationen zu digitalen Experimentierfeldern in der Landwirtschaft des Bundesministeriums für Ernährung und Landwirtschaft finden Sie hier.

Das Bundesinformationszentrum Landwirtschaft (BZL)

Das Bundesinformationszentrum Landwirtschaft (BZL) in der Bundesanstalt für Landwirtschaft und Ernährung (BLE) ist der neutrale und wissensbasierte Informationsdienstleister für den gesamten Agrarbereich. 

Wir bleiben in unserer Kommunikation über Internet, Social Media und Printprodukte immer objektiv und verständlich. Der Transfer von Wissen aus der Forschung in die Praxis und die Aufbereitung und Analyse von Daten sind uns wichtig.

Inhaltlich befasst sich das BZL vor allem mit der Erhebung, Aufbereitung und Vermittlung von Daten und Informationen rund um das Thema Landwirtschaft. Dafür wird die BZL-Wissensplattform www.praxis-agrar.de genutzt.

Das Datenzentrum des Bundesinformationszentrum Landwirtschaft (BZL) in der BLE bietet Ihnen eine umfassende Sammlung von Daten und Fakten zur Marktinformation und Marktanalyse. Die Daten aus unterschiedlichen Quellen der BLE und aus anderen öffentlichen Quellen werden zusammengeführt und in ein einheitliches Format gebracht. Der sich hieraus ergebende Mehrwert liegt in der schnellen, bedarfsgerechten Kombinationsmöglichkeit verschiedener inhaltlicher und zeitlicher Dimensionen von Daten der Landwirtschaft und ihren vor- und nachgelagerten Bereichen.

Auf den DLG-Feldtagen präsentiert das BZL seine Fach-und Bildungsmedien. Unter anderem werden die aktuellen Broschüren zum Thema Boden präsentiert: „Bodentypen, Nutzung-Gefährdung-Schutz“ und das Poster „Böden in der Landwirtschaft“. Das Heft „Mit Kalk gegen Schwermetalle“, wurde überarbeitet und aktualisiert und ist ebenfalls am BZL-Stand verfügbar.

Bei den digitalen Feldtagen zeigt das BZL Videos mit Bezug zum Pflanzenbau, sowie ausgewählte Filme aus der Reihe „Landwirtschaft damals“.

Das BZL erarbeitet regelmäßig Infografiken zur Veranschaulichung von Daten mit landwirtschaftlichem Bezug. Beispielhaft sehen Sie hier die Infografik zur landwirtschaftlich genutzten Fläche 2019: